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铝合金拐臂箱体铸造工艺数值模拟
| 论文题名： | 铝合金拐臂箱体铸造工艺数值模拟 |
| 关键词： | 铝合金拐臂箱体;铸造工艺;内部冷铁试验;数值模拟;ProCAST软件 |
| 摘要： | 铝合金拐臂箱体是高压断路器内零件之一，由于其在高压环境下工作，技术要求严格，所以成型后的铸件不能有任何缩孔缩松等缺陷。在生产制造中由于拐臂箱体底部法兰盘较厚，与侧壁相接处容易出现缺陷。通过运用了数值模拟技术对零件进行预模拟分析则可以提前判断缺陷的情况，使工艺改进得以快速准确的完成。 以SF6断路器ZL101A拐臂箱体的金属型铸造为具体研究对象，在对其技术要求深入了解的情况下进行了拐臂箱体结构分析并制定出两套铸造工艺方案，分别为法兰盘朝上浇注和法兰盘朝下浇注。根据拐臂箱体可能在法兰盘底部、拐臂箱体顶部产生的铸造缺陷研究并探讨了在铸造缺陷处下内部冷铁的可能性和内部冷铁对铸件界面结合产生的影响。 在内部冷铁试验中选择了两种浇注方法，压边和底注。在压边方案中首先运用ProCAST对铸件和内部冷铁界面状况进行了模拟分析，并通过铝合金浇注实验进行了验证。通过分析表明：在砂型铸造中，Ф50的铝合金铸件和Ф8的内部冷铁完全发生了冶金结合；在金属型铸造中，Ф50的铝合金铸件和Ф4的内部冷铁完全发生了冶金结合。底注方案中在铝铸件里加入不等径的内部冷铁，通过ProCAST软件模拟这些不等径内部冷铁对铝铸件的影响，分析表明：Ф50的铝合金铸件中加入Ф30的内部冷铁，Ф40的铝合金铸件中加入Ф20的内部冷铁均可以消除铝合金铸件中可能产生的缩孔缩松。最后通过法兰盘朝上浇注和法兰盘朝下浇注两种不同工艺对拐臂箱体进行了铸造工艺模拟。 通过ProCAST数值模拟软件对法兰盘朝上浇注和法兰盘朝下浇注两种铸造工艺进行数值模拟，分析每种工艺方案的合理性以及设置内部冷铁后对铸件缺陷的改善。需要通过步骤如下：三维实体造型、组装、网格划分、参数设置、结果分析。通过分析可知：法兰盘朝上浇注时铸件内无缺陷产生，但需要在拐臂处安放暗冒口和在法兰盘顶部安放两个明冒口，且砂芯需要通过芯头吊起来，安装较为复杂。法兰盘朝下浇注时工艺设计简单，砂芯直接插入型腔定位但法兰盘与侧壁接触一圈有缩松产生，通过内部冷铁的设置能够使缺陷消失，得到完好铸件。通过模拟得出法兰盘朝上浇注和向下加内冷铁均可以得到完好铸件，但法兰盘朝下浇注更容易生产制造。 |
| 作者： | 赵亮 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 姚三九;郭玉峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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